一种低浓度甲醛净化材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，采用分步浸渍法，取一定量高比表面积多孔材料依次浸渍在高锰酸盐溶液、强碱溶液、化学吸附改性剂溶液以及抗菌剂溶液中，过滤干燥后既得低浓度甲醛净化材料。本发明专利技术在传统多孔材料物理吸附的基础上，通过原位再生MnO2和在材料表面增加碱金属成分，增加材料的有效氧空位，实现净化材料在特定环境下的催化分解性能。通过对预制备的净化材料进行化学吸附改性，提高材料对甲醛的化学吸附能力。通过对化学吸附后的材料进行抗菌处理，实现净化材料的环境耐受度，解决了目前大多数材料在长时间使用后可能会染菌释放异味的问题。

Preparation of a Low Concentration Formaldehyde Purification Material

【技术实现步骤摘要】
一种低浓度甲醛净化材料的制备方法
本专利技术涉及空气净化
，具体涉及一种低浓度甲醛净化材料的制备方法。
技术介绍
甲醛作为室内气态污染物中的典型代表，释放周期长达15年，具有强烈的刺激性，大量吸入后会损伤呼吸系统、中枢神经系统、免疫系统、消化系统、血液系统、肾脏及肝脏等，甚至会引起染色体突变，造成鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道等各种癌。国内针对甲醛的净化技术从以下两个角度展开，一是甲醛释放污染源的控制，二是已释放甲醛的末端净化。室内甲醛污染源的控制要求人们在日程生活中使用绿色环保的建材，尽量减少深度装修及使用不含甲醛的日用品。甲醛的末端净化技术有燃烧法、物理吸附法、化学氧化法、化学吸附法、光催化氧化法及等离子体净化法。燃烧法是指采用高热技术，通过已有燃料燃烧供热使甲醛经氧化生成对环境无害的二氧化碳和水，其特点是净化充分，无二次污染，但能耗较高，不适合民用；物理吸附法是指利用活性炭、分子筛等多孔结构材料作为吸附载体，含甲醛气体经过时，部分甲醛作为吸附质与活性炭孔结构因范德华力结合在一起，减少废气中甲醛含量，其特点是吸附效率高，但寿命较短，且饱和时由于范德华力键合较弱易二次散发成为污染源；化学氧化法是指利用高氧化型化学物（如高锰酸钾、二氧化氯、双氧水等）与甲醛进行反应，将甲醛氧化成CO2和H2O，其特点是反应速度快，但化学试剂本身易挥发形成二次污染。化学吸附法是指在传统物理吸附法基础上进行改进，对活性炭等多孔材料进行预改性，改善其孔道及表面官能团，当含甲醛气体经过时，甲醛与孔道之间的范德华力升级为化学键，其特点是吸附效率高，速度快，键合牢固性较强，但目前对改性剂的研究尚不深入。如专利CN107159135A公开了一种利用氨基酸对活性炭进行改性清除室内甲醛的改性活性炭材料，先通过将活性炭浸渍于ZnCl2和CaCl2溶液的混合溶液中浸渍干燥，并在200-400℃下煅烧1-3小时，随后除去Zn和Ca离子，最后浸渍于氨基酸水溶液中，干燥制得。这种产品工艺复杂，尤其涉及高温煅烧，难以大规模应用。专利CN109078477A公开了一种羟基氨基酸除甲醛净化材料及其制备方法，通过选用多孔吸附材料作为载体，按羟基氨基酸与水的重量比为0.03:1～0.3:1称取羟基氨基酸溶于水搅拌后得羟基氨基酸水溶液；将所述多孔载体置于真空浸渍罐中，密封真空浸渍罐后抽真空，利用真空吸入所述羟基氨基酸水溶液，真空浸渍后干燥制成。这种产品工艺简单，但在实际应用中技术单一，且长期使用由于氨基酸富营养化，会使吸附在材料表面的细菌快速繁殖，引发异味。光催化氧化法是指在光的作用下发生化学反应，将甲醛降解为二氧化碳和水，目前应用最多的光催化剂为二氧化钛，但光催化一般使用的光源为紫外光，价格昂贵，寿命较短，不利于大规模民用；催化氧化法利用空气中的氧气为氧化剂，在催化剂的存在条件下将甲醛转化为CO2和H2O，其特点是寿命较长，但成本较高。等离子体法是指在高频放电的过程中瞬间产生高能量，打开有害气体分子的化学键使之分解为原子或无害分子，其特点是无材料消耗可长期使用，但高压放电过程中会产生臭氧及氮氧化物等其它气态物质形成二次污染。基于以上背景研究，通过联合采用物理吸附、化学吸附及催化氧化手段，对传统物理吸附法中的多孔载体（如活性炭）进行化学改性，在改性后材料上有选择性负载催化剂，并加以抗菌处理，制得一种适合常温下低浓度甲醛净化用材料，并推广其在现有空气净化体系中的应用，改善室内空气品质，具有显著的社会效益和意义。
技术实现思路
本专利技术的目在于克服现有技术中甲醛净化材料寿命短或使用中易出现异味的缺陷，提供一种室温下联合采用物理吸附、化学吸附及催化分解原理去除室内空气中低浓度甲醛的甲醛净化材料及其应用手段。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，采用分步浸渍法制备，包括以下步骤：步骤一：取一定量高比表面积多孔材料为载体，将该载体浸渍在高锰酸盐溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到复合材料A；其中，以质量比计算，多孔材料与高锰酸盐的比值为100:(0.5-5)；步骤二：将步骤一制备得到的复合材料A浸渍在强碱溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到复合材料B；其中，所述强碱溶液的浓度为1-6摩尔/升；步骤三：将步骤二制备得到的复合材料B浸渍在化学吸附改性剂溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到复合材料C；其中，以质量比计算，复合材料B与化学吸附改性剂的比值为100:(1-10)；步骤四：将步骤三得到的复合材料C浸渍在pH值为7-9的抗菌剂溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到低浓度甲醛净化材料；其中，以质量比计算，复合材料C与抗菌剂的比值为100:(0.1-0.5)。进一步的，所述步骤一至步骤四中，每一步的浸渍温度为10-80℃，浸渍时间为0.1-1h。进一步的，步骤一中所述的高比表面积多孔材料的形态为颗粒状、柱状、蜂窝状、球形中的任一种。进一步的，所述高比表面积多孔材料为比表面积大于1200m2/g的椰壳活性炭、果壳活性炭、煤质活性炭中的任一种，或比表面积大于600m2/g的X型分子筛、Y型分子筛中的任一种。进一步的，步骤一中所述的高锰酸盐为高锰酸钾或高锰酸钠。进一步的，步骤二中所述的强碱溶液溶质为氢氧化钠或氢氧化钾。进一步的，步骤三中所述的化学吸附改性剂为快速反应改性剂和长寿命反应改性剂按质量比1:1混合组成；其中，快速反应改性剂为赖氨酸、组氨酸、色氨酸中的任一种；长寿命改性剂为聚丙烯腈、聚苯胺、吡啶中的任一种。进一步的，步骤四中所述的抗菌剂为聚六亚甲基双胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍盐酸盐、聚六亚甲基单胍磷酸盐、聚氧烯烃基胍盐酸盐、十二烷基二甲基苄基氯化铵、双烷基双癸基二甲基氯化铵、双烷基双癸基二甲基溴化铵中的任一种。本专利技术另一方面还保护一种低浓度甲醛净化材料。所述材料通过加热的方式进行再生；其中，加热功率为2000-2200W，加热时间为5-10min。本专利技术提供一种室温下联合采用物理吸附、化学吸附及催化分解原理去除室内空气中低浓度甲醛的甲醛净化材料的制备方法，在传统多孔材料物理吸附的基础上，通过原位再生MnO2和在材料表面增加碱金属成分，增加材料的有效氧空位，实现净化材料在特定环境下的催化分解性能。通过对预制备的净化材料进行化学吸附改性，提高材料对甲醛的化学吸附能力。通过对化学吸附后的材料进行抗菌处理，实现净化材料的环境耐受度，解决了目前大多数材料在长时间使用后可能会染菌释放异味的问题。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术中所述的化学吸附改性剂联合采用快速反应改性剂和长寿命反应改性剂混合而成，快速反应改性剂选用疏水性能好的碱性含氮材料，实现对高浓度甲醛的快速富集，长寿命反应改性剂选用含氮量高的聚合物材料，将传统材料的甲醛吸附容量从1mg/g大幅提高到10mg/g以上；(2)本专利技术制备的净化材料采用强碱处理，吸附甲醛易在材料表面转化为甲酸或甲酸盐，可在家用电吹风温度下实现性能再生，将传统甲醛净化材料的使用周期可提高3倍左右。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，采用分步浸渍法制备，包括以下步骤：步骤一：取一定量高比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，其特征在于，采用分步浸渍法制备，包括以下步骤：步骤一：取一定量高比表面积多孔材料为载体，将该载体浸渍在高锰酸盐溶液中，然后过滤、在60‑100℃下干燥5‑10h得到复合材料A；其中，以质量比计算，多孔材料与高锰酸盐的比值为100:(0.5‑5)；步骤二：将步骤一制备得到的复合材料A浸渍在强碱溶液中，然后过滤、在60‑100℃下干燥5‑10h得到复合材料B；其中，所述强碱溶液的浓度为1‑6摩尔/升；步骤三：将步骤二制备得到的复合材料B浸渍在化学吸附改性剂溶液中，然后过滤、在60‑100℃下干燥5‑10h得到复合材料C；其中，以质量比计算，复合材料B与化学吸附改性剂的比值为100:(1‑10)；步骤四：将步骤三得到的复合材料C浸渍在pH值为7‑9的抗菌剂溶液中，然后过滤、在60‑100℃下干燥5‑10h得到低浓度甲醛净化材料；其中，以质量比计算，复合材料C与抗菌剂的比值为100:(0.1‑0.5)。

【技术特征摘要】
1.一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，其特征在于，采用分步浸渍法制备，包括以下步骤：步骤一：取一定量高比表面积多孔材料为载体，将该载体浸渍在高锰酸盐溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到复合材料A；其中，以质量比计算，多孔材料与高锰酸盐的比值为100:(0.5-5)；步骤二：将步骤一制备得到的复合材料A浸渍在强碱溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到复合材料B；其中，所述强碱溶液的浓度为1-6摩尔/升；步骤三：将步骤二制备得到的复合材料B浸渍在化学吸附改性剂溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到复合材料C；其中，以质量比计算，复合材料B与化学吸附改性剂的比值为100:(1-10)；步骤四：将步骤三得到的复合材料C浸渍在pH值为7-9的抗菌剂溶液中，然后过滤、在60-100℃下干燥5-10h得到低浓度甲醛净化材料；其中，以质量比计算，复合材料C与抗菌剂的比值为100:(0.1-0.5)。2.根据权利要求1所述的一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一至步骤四中，每一步的浸渍温度为10-80℃，浸渍时间为0.1-1h。3.根据权利要求1所述的一种低浓度甲醛净化材料的制备方法，其特征在于：步骤一中所述的高比表面积多孔材料的形态为颗粒状、柱状、蜂窝状、球形中的任一种。4.根据权利要求3所述的一种低浓度甲醛净化材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹巍巍，毕军，丁长春，梁红超，
申请(专利权)人：南京长三角绿色发展研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32